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鋰電池能量密度與尺寸規(guī)格關(guān)系

下面以實(shí)際的鋰電池型號(hào)來進(jìn)行講解電池能量密度與尺寸關(guān)系:鋰電池型號(hào):523450A1000mAh鉆酸鋰材料電池厚度5.2mm,電池寬度34mm,電池高度50mm。

鋰電池

第一步:列出相關(guān)的固定的參數(shù)

鋰電池正極克容量:142mAh/g;

負(fù)極克容量:330mAh/g;

正極壓實(shí)密度:3.8g/cm3;

負(fù)極壓實(shí)密度:1.55g/cm3;

正極鉆酸鋰比例:94%負(fù)極石墨粉比例94%

隔膜厚度:0.016;

極耳寬:4mm;

對(duì)于一種鋰電池體系來說,有的參數(shù)是固定的,在設(shè)計(jì)時(shí)只要套進(jìn)去就行了!

第二步:進(jìn)行電池設(shè)計(jì)之旅

1、小電池,一個(gè)卷芯,那么卷心最大厚度:=電池厚度-殼體厚度=5.2-0.2*2=4.8mm(一般鋁殼厚度為0.2-0.3,不同地方可能不一樣,但關(guān)系不大)

2、卷芯高度,除去頂蓋1mm,底蓋0.5mm,塑料隔圈1.5mm,預(yù)留空間1mm,那么卷芯高度=50-1-0.5-1.5-1=46mm也就是說,隔膜可以是44mm寬。一般我們做鋁殼的話,可能選20um的隔膜,做大電池的話,隔膜就可能厚點(diǎn),大概25um到35um都有。

3、負(fù)極寬度,負(fù)極肯定比隔膜窄,可以是1mm,也可以是2mm,看你怎么留了,在此假設(shè)2mm,那么負(fù)極寬度為42mm。(在做一些大型號(hào)電池時(shí)可適當(dāng)加寬3-4mm)

4、負(fù)極包住正極,那么正極比負(fù)極窄,1-3mm,因?yàn)槭切‰姵?,我們選1mm,正極寬度

=44-1=43mm。

5、下面按照經(jīng)驗(yàn),假設(shè)正極雙面密度=40.5mg/cm2,正極克容量140mAh/g,活性物質(zhì)比例94%;負(fù)極克容量320mAh/g,活性物質(zhì)比例94%。安全系數(shù)=1.03

(也可以更高,1.1)

那么我們可以計(jì)算出:負(fù)極雙面密度=40.5*140*94%/(320*94%)

1.05=18.45mg/cm26、正極材料可以壓到3.8g/cm3;負(fù)極可以做到1.6g/cm3;鋁箔12um,銅箔12um。

7、那么可以計(jì)算出正負(fù)極厚度:正極片厚度40.5/3.8*10+16=119um,負(fù)極片厚度=18.45/1.6+10=127um;

8、那么,卷繞一圈,有2層,單層厚度=正極厚度+負(fù)極厚度+2層隔膜厚度

=119+127+16*2=278um,

9、可見,總卷繞卷數(shù)=卷芯厚度/(單層厚度*2)

=4.8*90%/(278/1000)=15.5圈,經(jīng)取整:即負(fù)極有15折,正極16折

(90%為電池厚度的預(yù)留空間,厚度大小取值也不同,主要看材料的厚度反彈來定)

10、計(jì)算卷針尺寸,卷針寬度=卷芯寬度-卷芯厚度-2=

(34-0.20*2)-4.8)*92%=27mm

11、計(jì)算正極片長(zhǎng)度:正極長(zhǎng)=(層數(shù)-2)*雙層卷繞厚度+

卷針寬+卷針厚度+一層卷繞厚+卷針寬度)*(層數(shù)-1)/2+

卷針寬-厚度/2=((16-2)*0..278*2+

(27+27+0.5+0.262))*(16-1)/2+27-5.2/2=505mm,試卷時(shí),微調(diào)尺寸。

計(jì)算負(fù)極長(zhǎng)度:負(fù)極=正極長(zhǎng)-針寬-尾刮粉位-10

12、極耳寬度與厚度,小電池,極耳0.1*4mm基本就夠了

13、極片刮粉位:

A=10

B=卷針寬*2.7+3

C=D+4*2

D=極耳寬+(2~4)

E=卷針-C/2

14、計(jì)算容量:設(shè)計(jì)容量=正極敷料量*克容量*活性物質(zhì)比例=*140mAh/g*7.516*94%=1052mAh

15、標(biāo)稱容量:一般設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)容量約為標(biāo)稱容量的1.05%

16、根據(jù)不同的情況,進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,電池尺寸的設(shè)計(jì),一般在電腦上編輯公式,只需要輸入相應(yīng)的參數(shù)2-5分鐘就可以得出一份工藝。

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